Основным отличием полевых транзисторов от биполярных является высокое входное сопротивление (~106 Ом для полевых транзисторов с управляющим переходом и ~1012-1014 Ом для МДП-транзисторов). Работа на основных носителях заряда обеспечивает полевым транзисторам по сравнению с биполярными и более высокую температурную стабильность, а наличие тока насыщения на ВАХ позволяет использовать их в качестве генератора тока. Полевые транзисторы обладают меньшим уровнем шумов по сравнению с биполярными.
Важным достоинством МДП-транзисторов с индуцированным каналом является отсутствие проводимости при нулевом напряжении на затворе, т.е. они не потребляют мощность даже при наличии напряжения сток-исток. К недостаткам полевых транзисторов с р-n-переходом можно отнести то, что они работают только при одной полярности входного напряжения.
При работе с МДП-транзисторами необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Т.к. толщина канала под затвором очень мала, то существует вероятность его пробоя из-за статических электрических зарядов на затворе (причем пробой носит тепловой необратимый характер). Поэтому при транспортировке и монтаже выводы МДП-транзисторов должны быть замкнуты между собой.
Лабораторная работа № 24,а
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА С ПОМОЩЬЮ ОПТОПАРЫ
Порядок выполнения работы:
1. Включить в сеть измерительную установку. Инструкции по работе с осциллографом и генератором находятся на рабочем месте.
2. Получить на экране осциллографа кривые релаксации, аналогичные рис.3.
3. При какой-либо частоте генератора определить для трех значений k (k ≤ 0,25) величину τ, согласно приведенной ранее формуле(1).
4. Произвольно изменяя частоту генератора, повторить измерения не менее пяти раз.
5. Определить среднее значение времени жизни неравновесных носителей заряда, а также абсолютную и относительную погрешности измерений.
Контрольные вопросы
1. Что называется равновесными и неравновесными носителями заряда?
2. Опишите принцип действия светодиода.
3. Что называется оптопарой, каково ее конструктивное исполнение?
Литература
1. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Лань. 2001, 2006, 2009г.
2. Гуртов В.А. Твердотельная электроника (учебное пособие). – М. Техносфера. 2005.
3. Лебедев А.Ю. Физика полупроводниковых приборов.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 488 с.
Лабораторная работа №1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА И СХЕМЫ ЕГО ВКЛЮЧЕНИЯ
Цель работы.
Изучение устройства, принципа действия, типов и схем включения полупроводникового биполярного транзистора. Измерение входных и выходных характеристик биполярного транзистора в статическом и динамическом режиме.
Приборы и принадлежности.
Лабораторная установка с биполярным транзистором, генератор низкочастотных сигналов Г3-18, осциллограф С1-72, мультивольтметр В3-39.
Порядок выполнения работы (статический режим).
По заданию преподавателя снять семейство входных и выходных характеристик биполярного транзистора для схемы с общей базой или общим эмиттером. Результаты занести в табл. 1 и 2. При снятии входных характеристик в схеме с ОБ необходимо поддерживать постоянным напряжение на коллекторном переходе, а при снятии выходных характеристик постоянным поддерживается ток через эмиттер. Для схемы с ОЭ входные характеристики снимаются при постоянно поддерживаемом напряжении на коллекторном переходе, а при снятии выходных характеристик неизменным должен оставаться ток базы. Особенности работы с лабораторным стендом и последовательность операций при снятии соответствующих характеристик представлены на рабочем месте. По результатам измерений построить семейство входных и выходных характеристик для соответствующих схем включения транзистора.
Таблица 1
Входные характеристики для схемы с ОБ
| UК = 0 В | UК = -5 В | |||||||||
| UЭБ (мА) | ||||||||||
| IЭ (В) |
Таблица 2
Выходные характеристики для схемы с ОБ
(значения IЭ – на рабочем месте)
| IЭ = мА | IЭ = мА | IЭ = мА | IЭ = мА | |||||||||
| UКБ (мА) | ||||||||||||
| IК (В) |
Порядок выполнения работы (динамический режим). Подключить к сети генератор низкочастотных сигналов Г3-18, осциллограф С1-72 и мультивольтметр В3-39.
Исследовать зависимость входного и выходного сопротивлений, коэффициентов усиления по току (К I), по напряжению (К U) и мощности (К P) от сопротивления нагрузки (R Н) для разных схем включения транзистора.
1. Собрать схему с ОБ (коммутаторы блока в положениях 2,4,5,7,12). Нажать кнопку 3 (контрольные точки) и потенциометром G1 установить напряжение питания U П (5В или 10В). При этом переключатель стенда I2V2 должен находиться в положении (-), а I1V1 – в положении V1. Подать на клеммы Вход 1 от генератора Г3-18 сигнал напряжением 50 мВ и частотой 2 кГц. Грубая оценка сигнала производится осциллографом на чувствительности 0,05 Вольт/дел. (примерно 2 клетки по вертикали), а точная – с помощью милливольтметра. Величина выходного сигнала с генератора регулируется ступенчато ручкой dB, а плавно – ручкой с символом 
.
Изменяя сопротивление нагрузки R Н переключателем B6 (переключатель на стенде с цифрами 12, 13, 14, 15), измерить, используя милливольтметр, подключенный к контрольным точкам КТ при соответствующем нажатии клавиши, напряжение генератора -50 мВ (КТ6), напряжение на входе транзистора К5 и на нагрузке (КТ7).
Вычислить R ВХ, R ВЫХ, К 1, К U, К P при каждом R Н. Данные свести в табл.3.
2. Собрать схему с ОЭ (1,4,6,7,12). Генератор подключать к точкам Вход 2. Повторить измерения.
3. Собрать схему с ОК (1,3,5,8,12). Генератор подключать к точкам Вход 2. Повторить измерения.
Сравнить полученные результаты и объяснить их, исходя из общих физических принципов работы биполярного транзистора.
Таблица 3
| Переменная | Способ определения | Напряжение питания | |||||||
| 5В | 10В | ||||||||
| U 2 | Установить U Г=-50мВ на выходе Г3-18 * | ||||||||
| R изм | R изм= R 6(ОБ) R изм= R 1(ОЭ, ОК) | R 1= 1кОм | R 6= 47Ом | R 1= 1кОм | R 6= 47Ом | ||||
| R Н | Устанавливается переключателем | Ом | Ом | 3,6 кОм | кОм | Ом | Ом | 3,6 кОм | кОм |
| U ВХ | ОБ – (КТ5) ОЭ, ОК – (КТ2) | ||||||||
| U ВЫХ | Измеряется в (КТ7) | ||||||||
| I ВХ | (U Г- U ВХ)/ R изм | ||||||||
| I Н | U ВЫХ / R Н | ||||||||
| R ВХ | U ВХ / I ВХ | ||||||||
| R ВЫХ | U ВЫХ. Х.Х / I ВЫХ.К.З ** | ||||||||
| К 1 | I ВЫХ / I ВХ | ||||||||
| К U | U ВЫХ / U ВХ | ||||||||
| К P | К U∙ К 1 |
* Схема ОБ: установка 50 мВ при включении КТ6
схема ОЭ, ОК: установка 50 мВ при включении КТ1
** U ВЫХ. Х.Х = U ВЫХ при R Н = 10 кОм. I ВЫХ.К.З = I Н при R Н = 20 Ом
Контрольные вопросы:
1. Обьясните принцип работы биполярного транзистора.
2. Каким образом в транзисторе происходит усиление электрических сигналов?
3. Охарактеризуйте схемы включения биполярного транзистора.
4. Объясните семейство выходных характеристик транзистора в схеме с общей базой.
5. Объясните семейство выходных характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером.
6. Влияет ли температура на характеристики транзистора?
7. Поясните, как определяются h-параметры по характеристикам транзистора.
Литература
1. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Лань. 2001, 2006, 2009.
2. Гуртов В.А. Твердотельная электроника (учебное пособие). – М. Техносфера. 2005.
Лабораторная работа №1П
